基于模糊PID控制的海洋绞车排缆系统

海洋绞车排缆控制系统易受负载扰动、系统参数变化等不确定因素的影响,且常规PID(Proportion-Integral-Derivative)控制器的抗干扰能力较差、排缆精度较低,由此,设计基于模糊PID控制的海缆绞车排缆系统。从理论上分析海洋绞车排缆系统的工作机理,详细阐述模糊控制算法并设计模糊PID控制器。在MATLAB/SIMULINK软件中依据矢量控制和SVPWM调制原理建立排缆控制系统模型。对建立的模型进行仿真,并将其与常规PID控制系统相对比。仿真结果表明,所设计的系统具有响应快、超调量小和抗干扰能力强等优点,能较好地满足排缆控制系统的性能要求。     

船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制及仿真

介绍了船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制器设计方法,并在Matlab的Simulink环境下对控制系统进行仿真,模糊自适应PID控制器将传统PID控制经验的优点和模糊控制的灵活性、自适应性相结合,系统输出响应的过渡过程平稳、系统的超调量小、过渡时间短,具有良好的动、静态性能。     

船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

针对柴油机驱动的船舶可调桨推进系统,从运动学和动力学角度建立与其适应的船桨系统、柴油机系统、调速控制系统和螺距控制系统的运动模型。同时运用模糊控制和PID控制理论,在Matlab仿真平台上设计可调桨螺距的模糊PID控制器,调试运行使之与可调桨动力性能相匹配,得到相应螺距偏差、偏差变化率和螺距控制输出量隶属度数据。通过仿真过程离线计算得到模糊控制器输出控制量查询表,从而设计完成可调桨螺距的模糊PID控制器。针对可调桨螺距控制,给定车钟指令信号和脉冲干扰信号。仿真实验结果证明,模糊PID控制器能有效避免可调桨控制跳动问题,且其控制速度、精度和灵敏度较传统PID控制器具有显著优势。     

船舶可调桨螺距模糊PID控制器设计

针对柴油机驱动的船舶可调桨推进系统,从运动学和动力学角度建立与其适应的船桨系统、柴油机系统、调速控制系统和螺距控制系统的运动模型.同时运用模糊控制和PID控制理论,在Matlab仿真平台上设计可调桨螺距的模糊PID控制器,调试运行使之与可调桨动力性能相匹配,得到相应螺距偏差、偏差变化率和螺距控制输出量隶属度数据.通过仿真过程离线计算得到模糊控制器输出控制量查询表,从而设计完成可调桨螺距的模糊PID控制器.针对可调桨螺距控制,给定车钟指令信号和脉冲干扰信号.仿真实验结果证明,模糊PID控制器能有效避免可调桨控制跳动问题,且其控制速度、精度和灵敏度较传统PID控制器具有显著优势.     

模糊PID自整定控制器的仿真研究

针对传统PID控制器的一些问题，基于PID参数模糊自整定的方法，设计了一种参数自整定PID控制器.并运用Matlab模糊逻辑工具箱进行了仿真研究，结果表明：该模糊PID控制器能迅速消除系统余差，改善普通模糊控制器的性能;既具有PID控制器高精度的优点，又具有模糊控制器快速、适应性强的特点，保证了调节系统具有良好的动、稳态特性。     

基于模糊PID控制器的海上风电机系统仿真模拟

当海上风电机的风轮运转时,由于风速的变化和风力涡轮机的惯性,风轮速度的变化不能与风速的变化保持同步,因此控制系统长时间处于瞬态过程中。文章主要研究了海上风力发电机仿真模拟技术和模糊PID控制器设计。通过Matlab建立了风机Simulink模型。与传统的PID控制相比,模糊PID控制器具有快速响应和良好的动态特性。     

挖泥船泥浆浓度模糊PID控制器的设计研究

文章针对传统的PID控制难以快速响应保证产量和效率稳定的问题,提出了基于模糊PID控制理论的泥浆浓度控制方法。首先介绍了模糊PID控制器的原理,然后确定了模糊语言变量和隶属函数,并制定了模糊规则和反模糊化方法。在Matlab仿真平台中设计了模糊PID控制器,对泥浆输送系统进行仿真。仿真结果表明:模糊PID控制器相较于PID控制器对于泥浆浓度控制的时域性能具有一定的改善作用,并能提高泥浆浓度的稳定性,进而保证挖泥船产量和效率的稳定性。     

基于Fuzzy—PID的UUV姿态控制器研究

结合UUV航行中动力特性变化较大的特点,研究并提出了一种Fuzzy-PID控制器的设计。该控制器把Fuzzy控制和传统的PID控制有机地结合起来,实现了对控制系统的参数自整定。给出了UUV纵向姿态运动数学模型和仿真试验设计。仿真结果表明,这种Fuzzy-PID控制效果优于单纯的PID控制方式,特别对变参数系统具有较强的鲁棒性。     

舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域计算研究

PID控制器因其结构简单、鲁棒性强,是舰炮随动控制系统应用最为广泛的控制策略。在舰炮随动控制系统PID控制器设计中,获得控制效果优良控制器的最大难点就是准确地获得控制器参数的稳定区域,因此论文针对舰炮随动控制系统设计的特点,给出了一种基于广义Hermite-Biehler定理计算舰炮随动控制系统PID控制器参数稳定域的算法,通过Matlab仿真计算验证了算法的有效性。     

潜艇深度PD-模糊控制仿真研究

针对单一控制方法对潜艇深度控制效果不佳的问题,开展了PD控制与模糊控制有机结合的潜艇深度复合控制方法研究。以潜艇垂直面运动为例,设计了潜艇深度PD-模糊控制器以及纵倾模糊控制器。利用Matlab/Simulink的Aerospace工具箱建立了潜艇三自由度仿真模型,并分别开展了PID控制器和复合控制器在不同工况下的仿真试验。仿真结果表明,与常规PID控制器相比,该复合控制器具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点。     

基于分离模糊PID控制的柴油机调速器仿真研究

针对PID控制器在柴油机调速系统中存在的不足,文章利用Matlab Fuzzy Logic工具箱及仿真平台,建立柴油机电子调速器的数学模型,并设计了一种分离模糊PID控制器.通过和传统PID控制的仿真比较,体现了分离模糊PID控制的优越性,仿真结果表明,分离模糊PID控制器使柴油机的控制效果显著提高,能够很好地满足柴油机运行指标的要求.研究结果对电子调速器的研制具有一定的理论指导意义.     

船舶泵控式抗横倾系统的设计与抗横倾验证

为了解决传统的船舶抗横倾系统存在生产成本高、横倾补偿速率低等问题,设计泵控式抗横倾系统,针对船舶本身质量惯性大,在横倾平衡调节过程中采用传统PID控制存在调节时间长、系统超调量大的问题,设计一种模糊PID控制策略。分析船舶泵控式抗横倾系统的结构组成和工作原理,建立实际船舶泵控式抗横倾系统Simulink模型,设计系统模糊PID控制器,在Matlab环境中进行仿真实验,结果表明,相比于PID控制,采用模糊PID控制系统最大超调量减少30%,船舶恢复平衡时间减少了90 s,搭建泵控式抗横倾系统试验平台并进行抗横倾试验,验证了该抗横倾系统的实用性。     

欠驱动UUV首尾平行操舵控制器设计研究

对欠驱动UUV首尾平行操舵模式的控制特性和应用需求进行分析,建立首尾平行操舵控制数学模型。设计首尾平行操舵混合控制器,尾舵通过PID控制器实现深度控制,首舵通过基于模糊PID的前馈-反馈复合控制器实现姿态调整。首舵前馈控制器用于补偿尾舵引起的扰动,模糊PID反馈控制器用于补偿前馈控制偏差和外界扰动。仿真结果表明,设计的混合控制器实现了小攻角爬潜控制,控制器精度高、适应性好,首舵反馈控制采用模糊PID控制器后,具有更高的鲁棒性。     

高速水翼船运动姿态控制研究

针对高速水翼船运动具有快速性、高度非线性、控制复杂及传统PID自适应能力较差等特点,以高速水翼船升沉与纵倾的姿态控制为目标,提出了一种复合式前馈模糊自适应PID控制器,通过将经典PID、模糊控制及前馈控制算法结合起来,实现了对高速水翼船的快速、精确控制。以改进型高速水翼船TR3800为例,利用Matlab/Simulink对其运动控制器进行了设计和仿真研究,结果表明:复合式前馈模糊PID控制器缩短了系统调整时间、减小了系统超调量、提高了系统的实时性,与经典PID、模糊PID相比具有更强的鲁棒性能和控制效果,实现了对船体升沉与纵倾的精密控制,使其运动更为平稳,对工程实践具有重要的指导意义。     

船舶柴油发电机组的模糊控制及其优化研究

针对船舶柴油发电机组励磁系统非线性、强耦合的特点,设计了励磁系统的模糊PID控制器,该控制器由模糊控制器和PID控制器并联而成,将船舶发电机端电压的偏差及其变化率经模糊化处理后的模糊量作为模糊推理机的输入。由于模糊PID控制器的设计具有较强的主观性,且其隶属度函数对控制器的性能影响较大,因此确定ITAE指标函数最小的目标,针对此目标采用蚁群算法对模糊控制器的隶属度函数进行优化。在Matlab环境下对柴油发动机和发电机的控制进行了仿真,仿真结果表明,蚁群算法优化隶属度函数后的模糊PID控制器使发电机的端电压更加稳定,具有较好的稳态和动态性能。     

一种基于线性插值的模糊控制器设计及应用

针对常规模糊控制系统在控制过程中精度比较低的问题,将模糊控制系统离线得到的模糊控制表与线性插值算法结合起来,提出一种基于线性插值的模糊控制方法,该方法可以在线计算出系统的控制输出,克服控制器因输入输出量化所造成的调节死区以及稳态误差和稳态颤振的缺点,从而达到提高模糊控制系统控制精度的目的。利用Matlab的Simulink工具进行仿真研究,对3条不同类型的船舶仿真试验结果表明,所设计的线性插值模糊控制器与常规的模糊控制器相比,具有良好的控制性能和实用性。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

基于BP-PID船载电动绞车电机控制研究

船载电动绞车在作业时由于受到风浪影响而导致负载变化较大,采用传统的PID算法进行绞车电机控制时参数调整较为困难。基于BP-PID算法实现一种采用同步电机驱动的电动绞车控制方法。在阐述了同步电机控制机理的基础上,建立BP神经网络算法的数学模型,通过Matlab/Simulink软件构建BP-PID控制系统仿真模型,仿真并分析了响应性、超调性和抗干扰能力。结果表明,与常规PID控制器相比,所设计的BP-PID器具有更快的响应速度、极低的超调性和更强的抗干扰能力,能较好地满足船载绞车电机控制的性能要求。     

遗传优化算法在船舶航向混合智能控制中的应用

本文分别研究模糊控制和遗传算法等智能控制算法在船舶航向控制中的应用。基于模糊控制理论,重新设计高效模糊控制器,该控制器具有实时性强、计算量低、节约存储及高效等优点。并且基于遗传算法,设计一种优化航向模糊PID算法,极大提高了自动舵的控制精度。最后通过Matlab中Simulink对控制器及算法进行仿真实验。     

基于FPSO的船舶柴油发电机励磁系统控制

针对大功率船舶柴油发电机工况的复杂性、时变性以及非线性等特性,以及船舶运行负载的变化对发电机励磁系统的影响,借鉴粒子群优化算法能够很好地适应复杂系统参数的寻优的特性以及模糊控制对参数优化的精确性,使用粒子群优化算法对控制器的PID参数进行优化,再使用模糊PID算法以误差和误差变化率作为输入,PID参数的增量作为输出对粒子群优化算法优化出来的PID参数进行修正,构成船舶发电机模糊-粒子群优化(FPSO)励磁控制系统控制器。在Matlab/Simuink环境下进行了额定负载、增加50%额定负载和三相故障等工况的仿真实验。实验表明,端电压经过短暂的波动后能够快速的回归稳定,证明该方法能够很好地适应工况的改变。